17.6 : Les glandes surrénales
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Objectifs d'apprentissage
- Décrire l'emplacement et la structure des glandes surrénales
- Identifier les hormones produites par le cortex surrénalien et la médulla surrénalienne et résumer leurs cellules cibles et leurs effets
Les glandes surrénales sont des zones de tissu glandulaire et neuroendocrinien qui adhèrent au sommet des reins par une capsule fibreuse (Figure\(\PageIndex{1}\)). Les glandes surrénales sont riches en sang et connaissent l'un des taux de circulation sanguine les plus élevés du corps. Elles sont desservies par plusieurs artères qui se ramifient à partir de l'aorte, notamment les artères suprarénale et rénale. Le sang circule vers chaque glande surrénale au niveau du cortex surrénalien, puis s'écoule dans la médulla surrénalienne. Les hormones surrénales sont libérées dans la circulation par les veines suprarénales gauche et droite.
La glande surrénale est constituée d'un cortex externe de tissu glandulaire et d'une médulla interne de tissu nerveux. Le cortex lui-même est divisé en trois zones : la zone glomérulosa, la zone fasciculata et la zone réticulaire. Chaque région sécrète son propre ensemble d'hormones.
Le cortex surrénalien, en tant que composant de l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HPA), sécrète des hormones stéroïdiennes importantes pour la régulation de la réponse au stress à long terme, de la pression artérielle et du volume sanguin, de l'absorption et du stockage des nutriments, de l'équilibre hydrique et électrolytique et de l'inflammation. L'axe HPA implique la stimulation de la libération de l'hormone adrénocorticotrope (ACTH) par l'hypophyse par l'hypothalamus. L'ACTH stimule ensuite le cortex surrénalien pour produire l'hormone cortisol. Ce parcours sera discuté plus en détail ci-dessous.
La médulla surrénalienne est un tissu neuroendocrinien composé de neurones du système nerveux sympathique (SNS) post-ganglionnaires. C'est vraiment une extension du système nerveux autonome, qui régule l'homéostasie dans le corps. La voie sympathomodullaire (SAM) implique la stimulation de la moelle épinière par des impulsions provenant de l'hypothalamus via des neurones de la moelle épinière thoracique. La moelle est stimulée pour sécréter les hormones amines épinéphrine et norépinéphrine.
L'une des principales fonctions de la glande surrénale est de répondre au stress. Le stress peut être physique ou psychologique, ou les deux. Les contraintes physiques incluent l'exposition du corps à des blessures, la marche à l'extérieur par temps froid et humide sans manteau, ou la malnutrition. Les stress psychologiques incluent la perception d'une menace physique, une dispute avec un être cher ou tout simplement une mauvaise journée à l'école.
Le corps réagit de différentes manières au stress à court terme et au stress à long terme selon un schéma connu sous le nom de syndrome général d'adaptation (SGA). La première étape du GAS est appelée réaction d'alarme. Il s'agit d'un stress à court terme, la réaction de combat ou de fuite, médié par les hormones épinéphrine et norépinéphrine provenant de la médulla surrénalienne via la voie SAM. Leur fonction est de préparer le corps à des efforts physiques extrêmes. Une fois ce stress soulagé, le corps revient rapidement à la normale. La section sur la moelle surrénalienne couvre cette réponse plus en détail.
Si le stress n'est pas rapidement soulagé, le corps s'adapte au stress lors de la deuxième étape appelée phase de résistance. Si une personne est affamée, par exemple, le corps peut envoyer des signaux au tractus gastro-intestinal afin de maximiser l'absorption des nutriments contenus dans les aliments.
Cependant, si le stress persiste à plus long terme, le corps réagit par des symptômes très différents de ceux de la réaction de combat ou de fuite. Au cours de la phase d'épuisement, les personnes peuvent commencer à souffrir de dépression, de suppression de leur réponse immunitaire, de fatigue intense ou même d'une crise cardiaque fatale. Ces symptômes sont transmis par les hormones du cortex surrénalien, en particulier le cortisol, libérées à la suite de signaux provenant de l'axe HPA.
Les hormones surrénales ont également plusieurs fonctions non liées au stress, notamment l'augmentation des taux de sodium et de glucose dans le sang, qui seront décrites en détail ci-dessous.
Cortex surrénalien
Le cortex surrénalien est constitué de plusieurs couches de cellules stockant les lipides qui se trouvent dans trois régions structurellement distinctes. Chacune de ces régions produit des hormones différentes.
Hormones de la zone glomérulosa
La région la plus superficielle du cortex surrénalien est la zone glomérulosa, qui produit un groupe d'hormones appelées minéralocorticoïdes en raison de leur effet sur les minéraux corporels, en particulier le sodium et le potassium. Ces hormones sont essentielles à l'équilibre hydrique et électrolytique.
L'aldostérone est le principal minéralocorticoïde. Il joue un rôle important dans la régulation de la concentration en ions sodium et potassium dans l'urine, la sueur et la salive. Par exemple, il est libéré en réponse à une augmentation du K + dans le sang, à une baisse du Na + dans le sang, à une pression artérielle basse ou à une baisse du volume sanguin. En réponse, l'aldostérone augmente l'excrétion de K + et la rétention de Na +, ce qui augmente le volume sanguin et la pression artérielle. Sa sécrétion est provoquée lorsque la CRH provenant de l'hypothalamus déclenche la libération d'ACTH par l'hypophyse antérieure.
L'aldostérone est également un élément clé du système rénine-angiotensine-aldostérone (RAAS) dans lequel des cellules spécialisées des reins sécrètent l'enzyme rénine en réponse à un faible volume sanguin ou à une pression artérielle basse. La rénine catalyse ensuite la conversion de la protéine sanguine angiotensinogène, produite par le foie, en l'hormone angiotensine I. L'angiotensine I est convertie dans les poumons en angiotensine II par l'enzyme de conversion de l'angiotensine (ECA). L'angiotensine II a trois fonctions principales :
- Initiation d'une vasoconstriction des artérioles, diminution du débit sanguin
- Stimuler les tubules rénaux pour réabsorber le NaCl et l'eau, augmentant ainsi le volume
- Signalement au cortex surrénalien de sécréter de l'aldostérone, dont les effets contribuent davantage à la rétention d'eau, au rétablissement de la pression artérielle et du volume sanguin
Pour les personnes souffrant d'hypertension ou d'hypertension, il existe des médicaments qui bloquent la production d'angiotensine II. Ces médicaments, connus sous le nom d'inhibiteurs de l'ECA, empêchent l'enzyme ECA de convertir l'angiotensine I en angiotensine II, atténuant ainsi la capacité de cette dernière à augmenter la tension artérielle.
Hormones de la zone fasciculée
La région intermédiaire du cortex surrénalien est la zone fasciculée, nommée ainsi parce que les cellules forment de petits fascicules (faisceaux) séparés par de minuscules vaisseaux sanguins. Les cellules de la zone fasciculée produisent des hormones appelées glucocorticoïdes en raison de leur rôle dans le métabolisme du glucose. Le plus important d'entre eux est le cortisol, dont une partie est convertie en cortisone par le foie. Un glucocorticoïde produit en quantités beaucoup plus faibles est la corticostérone. En réponse à des facteurs de stress à long terme, l'hypothalamus sécrète de la CRH, qui déclenche à son tour la libération d'ACTH par l'hypophyse antérieure. L'ACTH déclenche la libération des glucocorticoïdes. Leur effet global est d'inhiber la formation des tissus tout en stimulant la dégradation des nutriments stockés afin de maintenir un approvisionnement en carburant adéquat. Dans des conditions de stress à long terme, par exemple, le cortisol favorise le catabolisme du glycogène en glucose, le catabolisme des triglycérides stockés en acides gras et en glycérol et le catabolisme des protéines musculaires en acides aminés. Ces matières premières peuvent ensuite être utilisées pour synthétiser du glucose et des cétones supplémentaires destinés à être utilisés comme carburants corporels. L'hippocampe, qui fait partie du lobe temporal des cortex cérébraux et joue un rôle important dans la formation de la mémoire, est très sensible aux niveaux de stress en raison de ses nombreux récepteurs aux glucocorticoïdes.
Vous connaissez probablement les médicaments sur ordonnance et en vente libre contenant des glucocorticoïdes, tels que les injections de cortisone dans les articulations enflammées, les comprimés de prednisone et les inhalateurs à base de stéroïdes utilisés pour traiter l'asthme sévère, et les crèmes à base d'hydrocortisone appliquées pour soulager les éruptions cutanées provoquées par des démangeaisons. Ces médicaments reflètent un autre rôle du cortisol : la régulation négative du système immunitaire, qui inhibe la réponse inflammatoire.
Hormones de la Zona Reticularis
La zone la plus profonde du cortex surrénalien est la zone réticulaire, qui produit de petites quantités d'une classe d'hormones sexuelles stéroïdiennes appelées androgènes. Pendant la puberté et la majeure partie de l'âge adulte, les androgènes sont produits dans les gonades. Les androgènes produits dans la zone réticulaire complètent les androgènes gonadiques. Ils sont produits en réponse à l'ACTH par l'hypophyse antérieure et sont convertis dans les tissus en testostérone ou en œstrogènes. Chez les femmes adultes, elles peuvent contribuer à la libido, mais leur fonction chez les hommes adultes n'est pas bien comprise. Chez les femmes ménopausées, à mesure que les fonctions des ovaires diminuent, la principale source d'œstrogènes devient les androgènes produits par la zone réticulaire.
Médulla surrénalienne
Comme indiqué précédemment, le cortex surrénalien libère des glucocorticoïdes en réponse à un stress à long terme, tel qu'une maladie grave. En revanche, la médulla surrénalienne libère ses hormones en réponse à un stress aigu à court terme médié par le système nerveux sympathique (SNS).
Le tissu médullaire est composé de neurones SNS postganglionnaires uniques appelés cellules chromaffines, qui sont de grande taille et de forme irrégulière et produisent les neurotransmetteurs épinéphrine (également appelée adrénaline) et noradrénaline (ou noradrénaline). L'épinéphrine est produite en plus grande quantité (environ 4 pour 1 avec la norépinéphrine) et est l'hormone la plus puissante. Comme les cellules chromaffines libèrent de l'épinéphrine et de la noradrénaline dans la circulation systémique, où elles se déplacent largement et exercent des effets sur des cellules éloignées, elles sont considérées comme des hormones. Dérivées de l'acide aminé tyrosine, elles sont classées chimiquement dans la catégorie des catécholamines.
La sécrétion d'épinéphrine et de norépinéphrine médullaires est contrôlée par une voie neurale qui part de l'hypothalamus en réponse à un danger ou à un stress (voie SAM). L'épinéphrine et la norépinéphrine indiquent aux cellules du foie et des muscles squelettiques de convertir le glycogène en glucose, ce qui entraîne une augmentation de la glycémie. Ces hormones augmentent le rythme cardiaque, le pouls et la tension artérielle pour préparer le corps à combattre la menace perçue ou à la fuir. De plus, la voie dilate les voies respiratoires, augmentant ainsi le taux d'oxygène dans le sang. Il provoque également une vasodilatation, augmentant ainsi l'oxygénation d'organes importants tels que les poumons, le cerveau, le cœur et les muscles squelettiques. En même temps, il déclenche une vasoconstriction des vaisseaux sanguins desservant des organes moins essentiels tels que le tractus gastro-intestinal, les reins et la peau, et régule à la baisse certains composants du système immunitaire. Les autres effets incluent une bouche sèche, une perte d'appétit, une dilatation des pupilles et une perte de la vision périphérique. Les principales hormones des glandes surrénales sont résumées dans le tableau\(\PageIndex{1}\).
| Adrenal gland | Associated hormones | Chemical class | Effect |
|---|---|---|---|
| Adrenal cortex | Aldosterone | Steroid | Increases blood Na+ levels |
| Adrenal cortex | Cortisol, corticosterone, cortisone | Steroid | Increase blood glucose levels |
| Adrenal medulla | Epinephrine, norepinephrine | Amine | Stimulate fight-or-flight response |
Disorders Involving the Adrenal Glands
Several disorders are caused by the dysregulation of the hormones produced by the adrenal glands. For example, Cushing’s disease is a disorder characterized by high blood glucose levels and the accumulation of lipid deposits on the face and neck. It is caused by hypersecretion of cortisol. The most common source of Cushing’s disease is a pituitary tumor that secretes cortisol or ACTH in abnormally high amounts. Other common signs of Cushing’s disease include the development of a moon-shaped face, a buffalo hump on the back of the neck, rapid weight gain, and hair loss. Chronically elevated glucose levels are also associated with an elevated risk of developing type 2 diabetes. In addition to hyperglycemia, chronically elevated glucocorticoids compromise immunity, resistance to infection, and memory, and can result in rapid weight gain and hair loss.
In contrast, the hyposecretion of corticosteroids can result in Addison’s disease, a rare disorder that causes low blood glucose levels and low blood sodium levels. The signs and symptoms of Addison’s disease are vague and are typical of other disorders as well, making diagnosis difficult. They may include general weakness, abdominal pain, weight loss, nausea, vomiting, sweating, and cravings for salty food.
Chapter Review
The adrenal glands, located superior to each kidney, consist of two regions: the adrenal cortex and adrenal medulla. The adrenal cortex—the outer layer of the gland—produces mineralocorticoids, glucocorticoids, and androgens. The adrenal medulla at the core of the gland produces epinephrine and norepinephrine.
The adrenal glands mediate a short-term stress response and a long-term stress response. A perceived threat results in the secretion of epinephrine and norepinephrine from the adrenal medulla, which mediate the fight-or-flight response. The long-term stress response is mediated by the secretion of CRH from the hypothalamus, which triggers ACTH, which in turn stimulates the secretion of corticosteroids from the adrenal cortex. The mineralocorticoids, chiefly aldosterone, cause sodium and fluid retention, which increases blood volume and blood pressure.
Interactive Link Questions
Visit this link to view an animation describing the location and function of the adrenal glands. Which hormone produced by the adrenal glands is responsible for mobilization of energy stores?
Answer: Cortisol.
Review Questions
Q. The adrenal glands are attached superiorly to which organ?
A. thyroid
B. liver
C. kidneys
D. hypothalamus
Answer: C
Q. What secretory cell type is found in the adrenal medulla?
A. chromaffin cells
B. neuroglial cells
C. follicle cells
D. oxyphil cells
Answer: A
Q. Cushing’s disease is a disorder caused by ________.
A. abnormally low levels of cortisol
B. abnormally high levels of cortisol
C. abnormally low levels of aldosterone
D. abnormally high levels of aldosterone
Answer: B
Q. Which of the following responses s not part of the fight-or-flight response?
A. pupil dilation
B. increased oxygen supply to the lungs
C. suppressed digestion
D. reduced mental activity
Answer: D
Critical Thinking Questions
Q. What are the three regions of the adrenal cortex and what hormones do they produce?
A. The outer region is the zona glomerulosa, which produces mineralocorticoids such as aldosterone; the next region is the zona fasciculata, which produces glucocorticoids such as cortisol; the inner region is the zona reticularis, which produces androgens.
Q. If innervation to the adrenal medulla were disrupted, what would be the physiological outcome?
A. Damage to the innervation of the adrenal medulla would prevent the adrenal glands from responding to the hypothalamus during the fight-or-flight response. Therefore, the response would be reduced.
Q. Compare and contrast the short-term and long-term stress response.
A. The short-term stress response involves the hormones epinephrine and norepinephrine, which work to increase the oxygen supply to organs important for extreme muscular action such as the brain, lungs, and muscles. In the long-term stress response, the hormone cortisol is involved in catabolism of glycogen stores, proteins, and triglycerides, glucose and ketone synthesis, and downregulation of the immune system.
Glossary
- adrenal cortex
- outer region of the adrenal glands consisting of multiple layers of epithelial cells and capillary networks that produces mineralocorticoids and glucocorticoids
- adrenal glands
- endocrine glands located at the top of each kidney that are important for the regulation of the stress response, blood pressure and blood volume, water homeostasis, and electrolyte levels
- adrenal medulla
- inner layer of the adrenal glands that plays an important role in the stress response by producing epinephrine and norepinephrine
- angiotensin-converting enzyme
- the enzyme that converts angiotensin I to angiotensin II
- alarm reaction
- the short-term stress, or the fight-or-flight response, of stage one of the general adaptation syndrome mediated by the hormones epinephrine and norepinephrine
- aldosterone
- hormone produced and secreted by the adrenal cortex that stimulates sodium and fluid retention and increases blood volume and blood pressure
- chromaffin
- neuroendocrine cells of the adrenal medulla
- cortisol
- glucocorticoid important in gluconeogenesis, the catabolism of glycogen, and downregulation of the immune system
- epinephrine
- primary and most potent catecholamine hormone secreted by the adrenal medulla in response to short-term stress; also called adrenaline
- general adaptation syndrome (GAS)
- the human body’s three-stage response pattern to short- and long-term stress
- glucocorticoids
- hormones produced by the zona fasciculata of the adrenal cortex that influence glucose metabolism
- mineralocorticoids
- hormones produced by the zona glomerulosa cells of the adrenal cortex that influence fluid and electrolyte balance
- norepinephrine
- secondary catecholamine hormone secreted by the adrenal medulla in response to short-term stress; also called noradrenaline
- stage of exhaustion
- stage three of the general adaptation syndrome; the body’s long-term response to stress mediated by the hormones of the adrenal cortex
- stage of resistance
- stage two of the general adaptation syndrome; the body’s continued response to stress after stage one diminishes
- zona fasciculata
- intermediate region of the adrenal cortex that produce hormones called glucocorticoids
- zona glomerulosa
- most superficial region of the adrenal cortex, which produces the hormones collectively referred to as mineralocorticoids
- zona reticularis
- deepest region of the adrenal cortex, which produces the steroid sex hormones called androgens